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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine hydraulische Auflaufbremse für PKW-Anhänger und einen PKW-Anhänger mit einer derartigen Auflaufbremse.
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Viele Privatpersonen besitzen einen PKW mit Anhängerkupplung und einen entsprechenden Anhänger, z.B. einen Wohnwagen oder einen Pferdeanhänger. Die so gebildeten Gespanne haben meistens eine Bremsanlage mit Anti-Blockier-System (ABS) im PKW, also im Zugfahrzeug und eine vergleichsweise einfache Auflaufbremse im Anhänger. Die Bremsung der Räder des Anhängers wird dabei nur durch die träge Masse des Anhängers, die auf das gebremste Zugfahrzeug aufläuft, eingeleitet. Während der Bremsung werden auch die Bremskräfte durch dieses Auflaufen bereitgestellt und gesteuert.
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Die Bremskräfte werden oft mechanisch über ein Gestänge an die Radbremsen des Anhängers übertragen. Weiterhin sind hydraulische Auflaufbremsen mit einem hydraulischen Geberzylinder bekannt, der beim Auflaufen des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusammengeschoben wird. Dabei wird Druckmittel aus dem Geberzylinder verdrängt, womit ein entsprechender Bremsdruck an den Radbremsen erzeugt wird.
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Nachteilig an derartigen mechanischen oder hydraulischen Auflaufbremsen ist, dass ihre Bremskraft nicht optimal gesteuert wird, da z.B. die Bodenbeschaffenheit und damit die maximal übertragbare Bremskraft nicht ermittelt werden.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Auflaufbremse und einen PKW-Anhänger zu schaffen, bei der bzw. bei dem diese Nachteile vermieden sind, so dass die Bremse in Abhängigkeit der aktuellen Straßenbeschaffenheit und des aktuellen Gewichts des Anhängers optimale Bremskraft erzeugt.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich der hydraulischen Auflaufbremse gelöst durch die Merkmalskombination der Anspruchs 1 und hinsichtlich des PKW-Anhängers durch die Merkmalskombination der Anspruchs 13.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die beanspruchte hydraulische Auflaufbremse ist für einen PKW-Anhänger ausgelegt und weist einen Haupt-Auflaufzylinder auf, der als Haupt-Geberzylinder dient. Erfindungsgemäß ist ein autarkes Anti-Blockier-System (ABS) vorgesehen, das eine elektronische Steuereinheit und für jedes Rad des Anhängers eine Baugruppe aufweist. Autark bedeutet, dass das ABS - abgesehen von einer elektrischen Energieversorgung bzw. abgesehen vom herkömmlichen Bordnetz (z.B. 12 Volt) - vom Zugfahrzeug unabhängig ist. Jede Baugruppe hat einen Bremszylinder, einen Drehzahlsensor und ein Hauptventil. Über das Hauptventil kann der Bremszylinder mit dem Haupt-Geberzylinder oder mit einem Tank oder mit einer anderen Druckmittelsenke verbunden werden. Damit kann der betroffene Anhänger mittels seines autarken ABS optimal bremsen. Ein weiterer Vorteil des autarken ABS besteht darin, dass keine zusätzlichen Anschlüsse zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger nötig sind, und dass trotzdem eine partielle ABS Regelung möglich ist.
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Vorzugsweise ist das Hauptventil als 3/3-Wegeventil ausgebildet, das über eine geberseitige Leitung mit dem Haupt-Geberzylinder und über eine bremszylinderseitige Leitung mit dem Bremszylinder und über eine Tankleitung mit dem Tank verbunden ist.
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Dabei kann das 3/3-Wegeventil als Schaltventil ausgebildet sein, das in einer mittleren Schaltstellung die geberseitige Leitung und die bremszylinderseitige Leitung und die Tankleitung gegeneinander absperrt. In einer Belastungsstellung eines Ventilkörpers z.B. Ventilkolbens wird der Bremszylinder der betroffenen Baugruppe belastet, wodurch die Bremskraft erhöht wird. Dazu wird die geberseitige Leitung mit der bremszylinderseitigen Leitung verbunden, während die Tankleitung abgesperrt wird. In einer Entlastungsstellung wird der Bremszylinder der betroffenen Baugruppe entlastet, wodurch die Bremskraft vermindert wird. Dazu wird die bremszylinderseitige Leitung mit der Tankleitung verbunden, während die geberseitige Leitung abgesperrt wird. Im Regelbetreib des ABS wird das Hauptventil in schneller Folge zwischen der Belastungsstellung und der Entlastungsstellung hin- und hergeschaltet.
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Der Ventilkörper ist vorzugsweise über beidseitige Federn in die mittlere Schaltstellung vorgespannt, und der über beidseitige Aktoren, die an die elektronische Schalteinheit angeschlossen und von dieser aktivierbar sind, in die Belastungsstellung und in die Entlastungsstellung verschiebbar.
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Zu Realisierung eine Nachsaugfunktion am Ende einer Bremsung ist der Tank über ein Haupt-Rückschlagventil an den Haupt-Geberzylinder oder an die geberseitige Leitung oder an eine geberseitige Hauptleitung angeschlossen. Das Haupt-Rückschlagventil öffnet vom Tank zum Haupt-Geberzylinder oder zur entsprechenden Leitung.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat die erfindungsgemäße hydraulische Auflaufbremse einen weiteren Auflaufzylinder, der als weiterer Geberzylinder dient. Dieser ist mit einem Speicher, vorzugsweise einem Membranspeicher, verbunden, um ein gegenseitiges Blockieren der beiden Geberzylinder zu verhindern. Jede Baugruppe weist dann auch ein Absperrventil auf, über das der weitere Geberzylinder mit dem jeweiligen Bremszylinder oder mit der bremszylinderseitigen Leitung verbindbar ist. Der weitere Geberzylinder kann die hydraulische Anordnung mit Bremskraft bzw. Bremsdruckmittel versorgen, wenn der erste Geberzylinder durch einen länger dauernden ABS-Regelbetrieb entleert ist.
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Ein Ventilkörper des Absperrventils kann über eine Feder in eine Durchgangsstellung vorgespannt sein. Dann ist das Absperrventil über einen Aktor, der an die elektronische Schalteinheit angeschlossen und von dieser aktivierbar ist, in eine Absperrstellung schaltbar.
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Zur Realisierung eine Nachsaugfunktion auch für den weiteren Geberzylinder am Ende einer Bremsung ist der Tank über ein weiteres Rückschlagventil an den weiteren Geberzylinder angeschlossen. Das weitere Rückschlagventil öffnet vom Tank zum weiteren Geberzylinder.
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Das Absperrventil kann über eine geberseitige weitere Leitung mit dem weiteren Geberzylinder verbunden sein. Dann kann der Tank über das weitere Rückschlagventil an diese Leitung angeschlossen sein.
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Wenn der Haupt-Geberzylinder und der weitere Geberzylinder baugleich sind, ist der Teilevielfalt und damit der montagetechnische Aufwand der erfindungsgemäßen hydraulischen Auflaufbremse verringert.
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Wenn der Haupt-Geberzylinder und der weitere Geberzylinder parallel zueinander angeordnet sind, ist die Einschieberichtung der beiden Kolbenstangen parallel zueinander, womit die Ankopplung vorrichtungstechnisch vereinfacht ist.
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Vorzugsweise sind die Ventile, genauer gesagt das zumindest eine Hauptventil und das zumindest eine Absperrventil und gegebenenfalls das Haupt-Rückschlagventil und gegebenenfalls auch das weitere Rückschlagventil in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet.
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Gespanne gemäß dem Stand der Technik werden z.B. bei Ausweichmanövern oder Seitenwindböen oft instabil und schaukeln sich z.B. auf. Wenn die betroffenen Fahrer ihre Gespanne nur selten fahren, haben sie meistens keine oder nur unzureichende Erfahrung, wie in einem solchen Fall zu reagieren ist. Diesbezüglich sind aus dem Stand der Technik Elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) für Zugfahrzeuge bekannt, die indirekt auch einen Anhänger (wieder) stabilisieren können. Nachteilig daran ist, dass die Stabilisierung des Anhängers nur indirekt über das Zugfahrzeug und damit suboptimal erfolgen kann.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik ein Anti-Schleuder-System als Nachrüstsatz für Anhänger bekannt, der einen Sensor für Schwingungen des Anhängers hat, und der den Anhänger automatisch abbremst. Damit ist das Anti-Schleuder-System unabhängig vom Zugfahrzeug und daher autark. Nachteilig an derartigen Anti-Schleuder-Systemen ist, dass sie eine nicht differenzierte Abbremsung des gesamten PKW-Anhängers durchführen, womit die Effektivität suboptimal ist.
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Daher wird es im Falle von zumindest zwei Rädern des PKW-Anhängers und entsprechend zumindest zwei Baugruppen der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung besonders bevorzugt, wenn in der elektronischen Steuereinheit auch ein autarkes elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) hinterlegt ist. Das ESP steuert die zumindest zwei Bremszylinder derart unterschiedlich an, dass der PKW-Anhänger wieder stabilisiert wird. Dazu ist ein Beschleunigungssensor am PKW-Anhänger nötig, der mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist. Die anhängerseitige Anordnung des ESP verbessert dessen Wirksamkeit.
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Eine bevorzugte erste Ausführungsform der hydraulische Auflaufbremse ist für einen Anhänger mit zwei Rädern ausgelegt wozu sie zwei Baugruppen aufweist.
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Eine bevorzugte zweite Ausführungsform der hydraulische Auflaufbremse ist für einen Anhänger mit vier Rädern ausgelegt wozu sie vier Baugruppen aufweist.
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Der erfindungsgemäße PKW-Anhänger weist eine vorbeschriebene hydraulische Auflaufbremse auf. Der Haupt-Geberzylinder und gegebenenfalls auch der weitere Geberzylinder ist bzw. sind im Bereich einer Deichsel des PKW-Anhängers angeordnet. Damit kann der erfindungsgemäße Anhänger mittels seines autarken ABS optimal bremsen. Ein weiterer Vorteil des autarken ABS besteht darin, dass keine zusätzlichen Anschlüsse zwischen dem Zugfahrzeug und dem erfindungsgemäßen Anhänger nötig sind, und dass trotzdem eine partielle ABS Regelung möglich ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Auflaufbremse mit nur einem Bremszylinder für ein Rad im ABS-Betrieb;
- 2 zeigt das Ausführungsbeispiel aus 1 im Backup-Betrieb ohne ABS;
- 3 zeigt einen Ventilblock der erfindungsgemäßen hydraulischen Auflaufbremse mit vier Baugruppen gemäß den 1 und 2, die zur Steuerung von vier Bremszylindern für einen Anhänger mit vier Rädern dienen; und
- 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Anhänger mit vier Rädern und mit dem Ventilblock aus 3.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachstehend werden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Auflaufbremse und ein entsprechendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Anhängers anhand der Figuren beschrieben.
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1 und 2 zeigen das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Auflaufbremse. Sie hat zwei baugleiche und parallel zueinander angeordnete Geberzylinder, von denen einer als Haupt-Geberzylinder 1 dient, während der andere ein weiterer Geberzylinder 2 ist. Die parallel zueinander ausgerichteten Kolbenstangen der beiden Geberzylinder 1, 2 sind über eine gemeinsame Koppelstange 4 an eine Deichsel des betroffenen Anhängers gekoppelt und können gegen die Kraft einer Rückstellfeder 6 eingeschoben werden.
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Das Einschieben geschieht durch die Massenträgheit des betroffenen Anhängers, wenn dieser auf ein (nicht gezeigtes) Zugfahrzeug aufläuft, da dieses seinerseits bremst. Dabei wird aus jedem Kolbenbodenraum 8 der beiden Geberzylinder 1, 2 Druckmittel verdrängt und zur Verfügung für die erfindungsgemäße Auflaufbremse gestellt. Zur Steuerung der Auflaufbremse dient eine elektronische Steuereinheit 10.
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Die Auflaufbremse der 1 und 2 ist lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nur für ein Rad 12 ausgelegt und hat dem entsprechend nur eine Baugruppe bestehend aus einem Bremszylinder 14, einem Hauptventil 16 und einem Absperrventil 18. Das Hauptventil 16 ist als 3/3-Wege-Schaltventil ausgebildet, das mit eine geberseitigen Leitung 20, einer Tankleitung 22 und eine bremszylinderseitige Leitung 24 verbunden ist. Über die geberseitige Leitung 20 ist das Hauptventil 16 mit dem Haupt-Geberzylinder 1 verbunden. Über die Tankleitung 22 ist das Hauptventil 16 mit einem Tank T verbunden. Über die bremszylinderseitige Leitung 24 ist das Hauptventil 16 mit dem Bremszylinder 14 verbunden.
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Ein Ventilkörper des Hauptventils 16 weist beidseitig Zentrierfedern und elektrische Aktoren auf, wobei letztere von der elektronischen Steuereinheit 10 über jeweilige elektrische Leitungen 42 steuerbar sind. In einer durch die Federn vorgespannten mittleren Schaltstellung 0 sind die geberseitige Leitung 20 und die Tankleitung 22 und die bremszylinderseitige Leitung 24 gegeneinander abgesperrt, so dass von dem Haupt-Geberzylinder 1 kein Bremsdruckmittel zum Bremszylinder 14 gefördert wird. In einer durch einen der beiden Aktoren schaltbaren Belastungsstellung a wird die geberseitige Leitung 20 mit der bremszylinderseitigen Leitung 24 verbunden, wobei die Tankleitung 22 abgesperrt wird. Damit wird Bremsdruckmittel von dem des Haupt-Geberzylinder 1 zum Bremszylinder 14 gefördert, so dass das entsprechende Rad 12 gebremst wird. In einer durch den anderen Aktor schaltbaren Entlastungsstellung b wird die bremszylinderseitige Leitung 24 mit der Tankleitung T verbunden, wobei die geberseitige Leitung 20 abgesperrt wird. Damit wird kein Bremsdruckmittel vom Haupt-Geberzylinder 1 zum Bremszylinder 14 gefördert. Stattdessen wird der Bremszylinder 14 über die Tankleitung 22 zum Tank T entlastet. Durch die Kraft einer Rückstellfeder 26 des Bremszylinders 14 wird die Auflaufbremse gelöst bzw. deaktiviert. Dies geschieht im Regelbetrieb des erfindungsgemäßen autarken Antiblockiersystems wiederholt und sehr kurzfristig. Genauer gesagt wird im Regelbetrieb nach einem Blockieren des Rades 12, das von einem Drehzahlsensor (vgl. 4) erkannt wurde, das Hauptventil 16 von der elektronischen Steuereinheit 10 in schneller Folge von der Belastungsstellung a in die Entlastungsstellung b und zurück zur Belastungsstellung a überführt, um so ein dauerhaftes blockieren des Rades 12 zu vermeiden.
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Wenn das Druckmittel des Kolbenbodenraums 8 des Haupt-Geberzylinders 1 durch diesen Regelbetrieb aufgebraucht ist, wird gemäß 2 das Absperrventil 18 geöffnet, wodurch der Kolbenbodenraum 8 des weiteren Geberzylinders 2 über eine weitere geberseitige Leitung 28 mit der bremszylinderseitigen Leitung 24 verbunden wird. Dies geschieht durch Deaktivierung eines Aktors 30 des Absperrventils 18 über eine elektrische Leitung 44, so dass eine Feder 32 einen Ventilkörper des Absperrventils 18 in die in 2 gezeigte Durchgangsstellung verschieben kann. Damit wird eine dauerhafte Beaufschlagung des Bremszylinders 14 mit Bremsdruckmittel von dem weiteren Geberzylinder 2 (in Abhängigkeit der auf die Koppelstange 4 wirkenden Trägheitskraft) erreicht.
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Wenn der mit Bezug zu 1 beschriebene ABS-Regelbetrieb mittels des Hauptventils 16 und ggf. danach noch der mit Bezug zu 2 beschriebene ergänzende Bremsbetrieb mittels des Absperrventils 18 beendet ist, werden die beiden Kolbenstangen der beiden Geberzylinder 1, 2 mittels der Rückstellfeder 6 wieder ausgefahren, während die Kolbenstange des Bremszylinders 14 mittels seiner Rückstellfeder 26 eingefahren wird. Dabei wird der Kolbenbodenraum 8 des Haupt-Geberzylinders 1 über ein Haupt-Rückschlagventil 36 und der Kolbenbodenraum 8 des weiteren Geberzylinders 2 über ein weiteres Rückschlagventil 38 mit dem Tank T verbunden, womit für beide Geberzylinder 1, 2 eine Nachsaugfunktion realisiert ist.
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Der weitere Geberzylinder 2 ist mit einem Speicher, vorzugsweise einem Membranspeicher 55, verbunden, um ein gegenseitiges Blockieren der beiden Geberzylinder 1, 2 zu verhindern.
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3 zeigt einen Ventilblock 40, der einerseits (in 3 links) zur Verbindung mit den beiden Geberzylindern 1, 2 (vgl. 1 und 2) und andererseits (in 3 rechts) zur Verbindung mit vier Bremszylindern 14 gemäß den 1 und 2 ausgelegt ist. Damit ist der Ventilblock 40 für eine erfindungsgemäße hydraulische Auflaufbremse ausgelegt, die vier Bremszylinder 14 für vier Räder 12 eines übergeordneten Anhängers aufweist.
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3 zeigt die Verschaltung der vier Hauptventile 16 und der vier Absperrventile 18 und des Tanks T und der beiden mit Bezug zur 2 beschriebenen Rückschlagventile 36, 38 zur Realisierung der jeweiligen Nachsaugfunktion für die beiden Geberzylinder 1, 2. Dazu ist eine geberseitige Hauptleitung 21 mit dem Haupt-Geberzylinder 1 verbunden, die in vier geberseitige Leitungen 20 verzweigt. Auf ähnliche Weise verzweigt die geberseitige weitere Hauptleitung 29, die mit dem weiteren Geberzylinder 2 verbunden ist, in vier geberseitige weitere Leitungen 28.
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Die beiden Aktoren jedes Hauptventils 16 sind über die jeweilige elektrische Leitung 42 mit der (in der vorhergehenden Figuren gezeigten) elektronischen Steuereinheit 10 verbunden, während die vier Aktoren 30 der vier Absperrventile 18 über eine jeweilige elektrische Leitung 44 mit der elektronischen Steuereinheit 10 verbunden sind.
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Eine Haupt-Tankleitung 46 verbindet den Tank T mit den vier Tankleitungen 22. Eine an den Tank T angeschlossene Nachsaugleitung 48 verzweigt über die beiden Rückschlagventile 36, 38 und über die beiden Hauptleitungen 21, 29 zu den beiden Geberzylindern 1, 2.
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4 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Anhänger mit vier Rädern 12, bei dem der Ventilblock 40 aus 3 und die beiden Geberzylinder 1, 2 gemäß den 1 und 2 verbaut sind. Weiterhin sind vier Bremszylinder 14 gemäß den 1 und 2 verbaut, die in 4 allerdings nicht zu sehen sind. Die vier Bremszylinder 14 sind über eine jeweilige bremszylinderseitige Leitung 24 mit dem Ventilblock 40 verbunden.
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Vier Drehzahlsensoren 49 erfassen jeweils die Drehzahl eines Rades 12, die über eine der Signalleitungen 51 zur elektronischen Steuereinheit 10 übermittelt wird. Die elektrischen Leitungen 42, 44 für die Aktoren des Ventilblocks 40 sind symbolisch als ein gemeinsamer Strich dargestellt.
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Eine Kuppelvorrichtung 54 dient zur Kupplung des Anhängers an das Zugfahrzeug. Sie ist über die Koppelstange 10 fest mit den Kolbenstangen der beiden Geberzylinder 1, 2 verbunden und dabei in Fahrtrichtung längsbeweglich in einer Deichsel 50 des Anhängers aufgenommen.
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An die elektronische Steuereinheit 10 ist eine elektrische Leitung 52 angeschlossen, die an das (nicht gezeigte) Zugfahrzeug anschließbar ist und zur Stromversorgung der erfindungsgemäßen hydraulischen Auflaufbremse dient.
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Nicht gezeigt ist in 4 ein Beschleunigungssensor, mithilfe dessen Daten ein Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) der elektronischen Steuereinheit 10 auch einzelne Räder 12 derart anbremsen kann, dass der Anhänger in eine optimale Spur hinter dem Zugfahrzeug zurückgeführt wird.
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Offenbart ist eine hydraulische Auflaufbremse für einen PKW-Anhänger, die ein autarkes ABS und vorzugsweise auch ein autarkes ESP aufweist. Weiterhin ist ein PKW-Anhänger mit einer derartigen hydraulischen Auflaufbremse offenbart. Vorzugsweise hat die hydraulische Auflaufbremse neben ihrem Haupt-Geberzylinder auch einen Backup-Geberzylinder. Das Druckmittel des Backup-Geberzylinders wird zur Bereitstellung einer Bremskraft ohne ABS und gegebenenfalls ohne ESP genutzt, wenn der Haupt-Geberzylinder durch einen länger dauernden ABS-Regelbetrieb oder gegebenenfalls durch einen länger dauernden ESP-Regelbetrieb entleert ist.
